JP6941268B2 - 構造体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車用内装部材に用いられる構造体及びその製造方法に関するものであり、特に、発泡樹脂シートと表皮シートを一体に成形した構造体及びその製造方法に関するものである。

従来、自動車内装部材等の構造体として一重壁構造の樹脂シートからなる構造体が用いられている。例えば、特許文献１では、樹脂シートを自動車用のドアトリムに用いている。

特許４２９７７３８号公報

ところで、一重壁構造の成形体に表皮シートを成形する場合があり、その場合、１枚の発泡樹脂シートと表皮シートを重ねて成形し、外周部分をコンプレッションしてバリを切除するという方法が行われる。

このような発泡樹脂シートと表皮シートを重ねて成形した構造体においては、端部において基材である発泡樹脂シートが露出することがあり、意匠上、問題となることがある。また、多くの場合、製品とする際に製品の外周部分より外側のバリを除去する必要があり、通常は、構造体の外周に沿ってバリをカッター等で切断し、これを切除するが、発泡樹脂シートの切断面が露呈し、構造体の意匠上、都合が悪いという問題もある。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、例えば他部材を組み付けた後に発泡樹脂シートの端部や切断面が露呈することなく、見映えのよい構造体を提供することを目的とし、さらにはその製造方法を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の構造体は、発泡樹脂シートの一方の面にのみ表皮シートが一体に成形されてなる構造体であって、前記発泡樹脂シートは、その外周縁の少なくとも一部において、周縁に向かって発泡倍率が次第に小となるように成形されており、
前記発泡樹脂シートは、周縁に向かって次第に厚さが薄くなるように成形されていることを特徴とする。

また、本発明の構造体の製造方法は、表皮シートと溶融状態の発泡樹脂シートとを金型を用いて一体に成形する工程を備える構造体の製造方法であって、前記発泡樹脂シートを、その外周縁の少なくとも一部において、周縁に向かって発泡倍率が次第に小となるように成形することを特徴とする。

このような形態を採用した場合、バリを除去する際に、前記表皮シートの延長部分を切断する必要があるが、表皮シートを延長しようとすると、その強度が低いためにカッターから逃げるという問題や、切断位置が明瞭でないという問題があり、バリ取り作業に支障をきたすおそれがある。本発明では、発泡樹脂シートの外周縁の少なくとも一部において、周縁に向かって発泡倍率が次第に小となるように成形することで剛性を増すようにし、バリの切除を円滑に行えるようにしている。

その結果、構造体の端部において、表皮シートを剛性の増した発泡樹脂シートの外周縁部に重ねて延長させることができ、意匠面が延長される形になることから、例えば他部材の延長された表皮シートに重ねて組み付けることにより、発泡樹脂シートの端部や切断面が外から見える部分に露出することがない。

本発明によれば、発泡樹脂シートの切断面が露呈することなく、見映えのよい構造体、及びその製造方法を提供することが可能である。

本発明を適用した構造体の実施形態を示す概略断面図である。 発泡樹脂シートの切断面が露出する構造体の一例を示す概略断面図である。 表皮シートと発泡樹脂シートを一体化した構造体を成形するための成形機の一例を示す図である。 図２に示す構造体の成形状態を示す概略断面図である。 表皮シートを延長した場合の成形状態を示す概略断面図である。 図１に示す構造体の成形状態を示す概略断面図であり、（Ａ）は樹脂シート及び表皮シートの供給状態、（Ｂ）は金型を閉じた状態、（Ｃ）は真空吸引により樹脂シートをキャビティ形状に賦形した状態をそれぞれ示す。 発泡樹脂シートの端部を斜面とした構造体の成形状態を示す概略断面図である。 発泡樹脂シートのバリ部分に位置決め凹部を形成する場合の成形状態を示す概略断面図である。 図８に示す成形方法で成形された構造体のバリ切除工程を示す概略断面図である。

以下、本発明を適用した構造体及びその製造方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態の構造体１は、図１に示すように、発泡樹脂シート２の表面にいわゆるカーペットのような表皮シート３を積層一体化してものであり、表皮シート３側を意匠面として車両のトリム材等として用いられるものである。

発泡樹脂シート２に使用する前記熱可塑性樹脂としては、例えばポリオレフィン等を挙げることができ、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物等が挙げられる。

発泡樹脂シート２は、単層の樹脂シートであるが、成形時に金型内を真空吸引することにより厚さが拡大され、それによって金型に接する形で成形され、その結果、表裏両面近傍が冷却されて中心部分に比べて緻密な（発泡倍率が低い）状態（表裏にスキン層を有する状態）となっている。このため、いわゆる２重壁構造に類似する構造となり、単層であっても高い剛性を有する。

表皮シート３は、前記の通り意匠面を構成するものであり、いわゆるカーペット材や、不織布等が用いられる。表皮シート３は、溶融状態の発泡樹脂シート２と重ねて成形され、熱溶着された状態で発泡樹脂シート２と一体化されている。

前記構造体１は、発泡樹脂シート２と表皮シート３を重ねて成形し、周囲をコンプレッションしてピンチオフ部とするとともに、このピンチオフ部の外側のバリを切除することで製品となる。この時、バリの切除によって発泡樹脂シート２の切断面が露出してしまうと、製品の外観を大きく損なうことになる。

例えば図２は、周囲のバリをピンチオフ部で切断した構造体１０１を示すものである。このような構造体１０１では、ぎりぎりまで発泡樹脂シート２が存在するため、発泡樹脂シート２の端部が外から見えてしまうことがある。また、構造体１０１では、構造体１０１の端部から表皮シート３が若干後退し、発泡樹脂シート２の切断面２ａが露出した形になり、他の部材Ａを組み付けた際にも、この発泡樹脂シート２の切断面２ａが見えてしまい、見映えの悪いものとなっている。

そこで、本実施形態の構造体１では、表皮シート３を延長させることで、他の部材Ａを組み付けた際に、部材Ａの裏側にまで表皮シート３が延在するようにし、発泡樹脂シート２の切断面２ａが露出しないようにしている。すなわち、発泡樹脂シート２の所定の厚さ部分の端部（図中、Ｔで示す位置）を越えて表皮シート３を延長し、表皮シート３が延長部３ａを有することで、発泡樹脂シート２の端部や切断面２ａの露出を防止している。

ただし、この表皮シート３の延長に際して、発泡樹脂シート２が完全にコンプレッションされた部分（すなわち、ほとんど圧縮された表皮シート３のみの部分）を延長部分とすると、厚さの薄い部分が延長部として形成されることになり、強度が低いためにカッターから逃げるという問題や、切断位置が明瞭でないという問題があり、バリ取り作業に支障をきたすおそれがある。

そこで、本実施形態においては、表皮シート３の延長部３ａの裏面側に発泡樹脂シート２の厚さが次第に薄くなるようなコンプレッション部２ｂが形成されるように成形している。コンプレッション部２ｂの形成により、表皮シート３の延長部３ａの剛性が高められ、バリの切除を容易に行うことが可能である。発泡樹脂シート２のコンプレッション部２ｂは、成形の際に金型でコンプレッションされる形になり、他の部分に比べて発泡倍率が低く、剛性が高い。

次に、本実施形態の構造体１の製造方法について説明する。

図３は、構造体１を成形するための成形機の一例を示すものである。図３に示すように、成形機１０は、樹脂供給装置２０と、Ｔダイ１８と、金型３０，４０を備える。樹脂供給装置２０は、ホッパー１２と、押出機１３と、インジェクタ１６と、アキュームレータ１７を備える。押出機１３とアキュームレータ１７は、連結管２５を介して連結される。アキュームレータ１７とＴダイ１８は、連結管２７を介して連結される。

ホッパー１２は、原料樹脂１１を押出機１３のシリンダ１３ａ内に投入するために用いられる。原料樹脂１１の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂１１は、ホッパー１２からシリンダ１３ａ内に投入された後、シリンダ１３ａ内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ１３ａ内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ１３ａの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ１３ａ内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。シリンダ１３ａ内に配置されるスクリューの数は、１本でもよく、２本以上であってもよい。

シリンダ１３ａには、シリンダ１３ａ内に発泡剤を注入するためのインジェクタ１６が設けられる。原料樹脂１１を発泡させない場合は、インジェクタ１６は省略可能である。インジェクタ１６から注入される発泡剤は、物理発泡剤、化学発泡剤、及びその混合物が挙げられるが、物理発泡剤が好ましい。物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系物理発泡剤、およびブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系物理発泡剤、さらにはそれらの超臨界流体を用いることができる。超臨界流体としては、二酸化炭素、窒素などを用いて作ることが好ましく、窒素であれば臨界温度−１４９．１℃、臨界圧力３．４ＭＰａ以上、二酸化炭素であれば臨界温度３１℃、臨界圧力７．４ＭＰａ以上とすることにより得られる。化学発泡剤としては、酸（例：クエン酸又はその塩）と塩基（例：重曹）との化学反応により炭酸ガスを発生させるものが挙げられる。化学発泡剤は、インジェクタ１６から注入する代わりに、ホッパー１２から投入してもよい。

発泡剤が添加されている又は添加されていない溶融樹脂１１ａは、シリンダ１３ａの樹脂押出口から押し出され、連結管２５を通じてアキュームレータ１７内に注入される。アキュームレータ１７は、シリンダ１７ａとその内部で摺動可能なピストン１７ｂを備えており、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａが貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａが所定量貯留された後にピストン１７ｂを移動させることによって、連結管２７を通じて溶融樹脂１１ａをＴダイ１８内に設けられたスリットから押し出して垂下させて樹脂シートＳを形成する。

樹脂シートＳは、第１及び第２金型３０，４０間に導かれ、金型３０，４０によって成形される。金型３０は、金型４０に対向する面に凸部３０ａを有する。金型４０は、金型３０に対向する面に凹部４０ａを有する。凸部３０ａと凹部４０ａは互いに略相補形状になっている。金型３０には、好ましくは、多数の減圧吸引孔が設けられており、樹脂シートＳを減圧吸引して金型３０の表面に沿った形状に賦形することが可能になっている。金型４０にも減圧吸引孔が設けられていてもよい。溶融樹脂が発泡剤を含有することで、樹脂シートＳは発泡樹脂シートとなり、成形体（構造体）は発泡成形体となる。

また、樹脂シートＳに隣接した位置に樹脂シートＳに重なるように表皮シート３を配置し、表皮シート３と樹脂シートＳを金型３０，４０で挟むことによって、表皮シート３と樹脂シートＳ（発泡樹脂シート２）を一体成形することができる。これによって、図１に示すように、発泡樹脂シート２に表皮シート３が一体成形された構造体１が得られる。

ここで、例えば図４に示すように、成形された構造体の端部をコンプレッションしてピンチオフ部（パーティングライン）とし、このピンチオフ部ＰＣで切断してバリＢを除去すると、図２に示すように、発泡樹脂シート２の切断面２ａが露出する。

このような事態を避けるためには、例えば図５に示すように、表皮シート３が延長部３ａを有するような形態で成形することも考えられる。この場合、表皮シート３の延長部３ａにより発泡樹脂シート２の切断面２ａが露出しなようにする、という目的は達成される。ただし、この表皮シート３の延長部３ａは、発泡樹脂シート２が完全にコンプレッションされるので、厚さが薄くなり、剛性を確保することが難しい。そのため、バリの切断が難しい。

そこで、図６に示すように、表皮シート３の延長部３ａと接する部分に発泡樹脂シート２のコンプレッション部２ｂが形成されるように成形し、剛性を確保するようにする。発泡樹脂シート２のコンプレッション部２ｂは、本実施形態の場合、断面円弧状にされており、先端（バリ方向）に向かってその厚さが次第に薄くなるように形成されている。このような形態とすることで、発泡樹脂シート２のコンプレッション部２ｂが適度に圧縮されて発泡倍率が低くなり、その結果、コンプレッション部２ｂに剛性が付与され、バリの切除を容易に行うことが可能である。

図６に示す成形方法を説明すると、発泡樹脂シート２と表皮シート３を一体に成形するには、先ず、図６（Ａ）に示すように、金型３０，４０の間に樹脂シートＳと表皮シート３とを供給する。供給される樹脂シートＳの厚さは、金型３０，４０間の間隔よりも若干小さい。

次いで、図６（Ｂ）に示すように、金型３０，４０の型締めを行う。この段階では、樹脂シートＳの厚さは金型３０，４０の間隔よりも小さい。次いで、図６（Ｃ）に示すように、樹脂シートＳをキャビティ形状に賦形するとともに、樹脂シートＳと表皮シート３を溶着により接合一体化する。この時、前記の通り、金型３０，４０に設けた減圧吸引孔より真空吸引を行い、樹脂シートＳの厚さを拡大させ、金型３０，４０のキャビティ形状に賦形する。

金型３０，４０の両方によって樹脂シートＳを減圧吸引すると、樹脂シートＳの発泡が促進されて樹脂シートＳが膨張する。樹脂シートＳは厚さ方向の中央付近での粘度が最も低い（流動性が最も高い）ので、厚さ方向の中央付近での発泡が特に促進されて樹脂シートＳが膨張する。その結果、厚さ方向の中央付近の層（中央層）での平均気泡径が大きく、表面近傍の表面層の平均気泡径が小さいという構成の発泡樹脂シート２が得られる。このような発泡樹脂シート２は、平均気泡径が大きい中央層が、平均気泡径が小さい表面層で挟まれたサンドイッチ構造となっているために、軽量且つ高剛性である。

また、発泡樹脂シート２の賦形に際して、一方の金型３０には、発泡樹脂シート２の外周縁に対応して間隔が徐々に狭くなる曲面部３０ａが形成されており、成形（賦形）時には、樹脂シートＳの外周縁部が圧縮されてコンプレッション部２ｂが形成される。この金型３０の曲面部３０ａによる賦形時のコンプレッションにより、前記コンプレッション部２ｂの発泡倍率が小さく抑えられ、外周縁先端に向かうにしたがって剛性が高くなる構造が実現される。

前述の成形において、供給される樹脂シートＳの目付は一定であり、成形後の発泡樹脂シート２の目付も一定である。ここで、前記目付けは３００〜１０００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。また、成形後の発泡樹脂シート２は、比較的剛性が高いという特徴を有し、したっがって、その発泡倍率は、２〜２０倍、より好ましくは５〜１５倍である。端部（コンプレッション部２ｂ）の発泡倍率は、周縁に向けて前記倍率よりも次第に低くなっている。

発泡樹脂シート２のコンプレッション部２ｂの形状としては、これに限らず、例えば図７に示すように、所定の角度で傾斜する斜面とすることもできる。

また、成形に際して、図８に示すように、バリＢに対応する部分の金型３０に凸部３０ｂを形成しておき、発泡樹脂シート２のバリ部分２ｃに凹部２ｄが転写（賦形）されるようにすることで、バリ除去作業時の位置決めを行うことも可能である。

例えばバリの切除を機械的に行う場合、パーティングライン（ＰＬ）の位置がわかり難いこと、バリの形状が一定でないため受け治具へのセット性が悪いこと等の問題がある。発泡樹脂シート２のバリ部分２ｃに前記凹部２ｄを転写しておけば、これを利用して位置決めを行うことができ、発泡樹脂シート２の切断面の露出防止と、ＰＬ位置の明確化の２点を両立することができる。

図９は、図８の成形工程により成形された構造体１におけるバリ切除工程を示すものである。バリ切除に際しては、載置台５０の上に構造体１を載せ、バリ部分２ｃに形成された凹部２ｄに位置決め治具５１を付き当て、位置決めを行う。この状態でカッター５２でバリの切除を行えば、確実に所定の位置（パーティングライン）でバリの切除を行うことができる。また、成形された構造体１では、切断部分近傍に剛性の高い発泡樹脂シート２のコンプレッション部２ｂが存在することから、載置台５０を切断位置から後退させても、円滑にバリの切除を行うことができる。

以上、本発明を適用した実施形態についてを説明してきたが、本発明が前述の実施形態に限られるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

例えば、先の実施形態では、樹脂シートＳを供給して成形する場合について説明したが、樹脂シートＳの代わりに発泡パリソンを供給し、これを金型で押し潰して成形するようにしてもよい。

１ 構造体
２ 発泡樹脂シート
２ａ 切断面
２ｂ コンプレッション部
２ｃ バリ部
２ｄ 凹部
３ 表皮シート
３ａ 延長部
３０，４０ 金型
３０ａ 凸部
５０ 載置台
５１ 位置決め治具
５２ カッター

Claims (4)

1. 発泡樹脂シートの一方の面にのみ表皮シートが一体に成形されてなる構造体であって、
   前記発泡樹脂シートは、その外周縁の少なくとも一部において、周縁に向かって発泡倍率が次第に小となるように成形されており、
   前記発泡樹脂シートは、周縁に向かって次第に厚さが薄くなるように成形されていることを特徴とする構造体
2. 前記発泡樹脂シートは、表裏両面に発泡倍率の低いスキン層を有することを特徴とする請求項１記載の構造体。
3. 表皮シートと溶融状態の発泡樹脂シートとを金型を用いて一体に成形する工程を備える構造体の製造方法であって、
   前記発泡樹脂シートを、その外周縁の少なくとも一部において、周縁に向かって発泡倍率が次第に小となるように成形することを特徴とする構造体の製造方法。
4. 発泡樹脂シートのバリ部に凹部を賦形し、バリを除去する際に前記凹部により治具への位置決めを行うことを特徴とする請求項３記載の構造体の製造方法。

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